电机转子动平衡测试系统

    顾乾坤  (重庆大学630044)

1  引  言

    为了限制电机工作时的振动，对电机转子在装配前一般都要进行动平衡试验。在大规模生产中，电机转子的平衡不仅有平衡精度的要求，而且还有生产率的要求。目前，常用的方法是用通用型平衡机测出电机转子不平衡量的大小和位置，再在转子相应位置上进行配重处理。在大批量生产中，一般是将电机转子设计成在两端圆周上均匀分布着若干配重柱，在测出不平衡量后，通过在相应一些配重柱上进行配重减小转子的不平衡。这种方法原理简单，便于掌握，但使用过程中存在一些问题。首先，分配量的分配计算十分繁杂，在实际应用中，往往是凭经验估计，因而配重误差大，平衡精度低，且不易控制。其次，对于转子的报废状况的确定比较麻烦，一般是在转子一半或近一半的配重柱上都加满配重后，还有不平衡时，才认为转子报废，而用人工预先估计这一点是较为困难的，但用计算机解决这些问题却是相当容易的。

    针对这些问题，我们在所研制的“软支承平衡机微机测试系统”的基础上，开发了“电机转子计算机辅助动平衡测试分析系统”。该系统不仅能够实现转子不平衡量的自动测试，而且能够自动判断转子的平衡状况(合格、可以平衡或无法平衡)，对于可以平衡的转子，计算机将根据误差最小原则自动分配转子各配重柱上的配重量，使转子的平衡状态尽可能****，并用彩色crt显示器通过图形方式直观地显示出配重柱的位置和相应的配重块，便于操作人员进行平衡校正。根据需要还可以进行测试数据的统计分析，如通过对电机转子原始不平衡量的统计分析，可以了解前面工序的质量控制状况和转子的不平衡趋势，以便于进行质量管理。本文从测试原理、不平衡量分解方法和测试系统设计等几个方面，将电机转子计算机辅助动平衡测试分析系统作一介绍。  ’

2振动系统模型与测试原理

根据电机转子的结构特征和精度要求，选择卧式软支承平衡机结构为对象进行分析。这时的振动系统模型可以认为是左、右校正面上分别有u_l和u_r不平衡量的转子，在两个弹性支承上旋转，转子不平衡离心力将引起振动系统产生受迫振动，如图1c所示。根据线性假设，可将转子～支承系统的振动认为是左、右校正面上不平衡量u_l和u_r分

别作用结果的叠加，如图la、b所示。设左校正面上的不平衡量ul所引起的左、右支承的振动分别为y_ll和y_rl，则有：

同样，设右校正面上的不平衡量u_r引起的左、右支承的振动分别为y_lr和y_yr，有：

上面两式中，α的下标中前一个表示支承，后一个表示单位不平衡量所在的校正面，如αrl表示左校正面上单位不平衡量引起右支承的振动。

根据叠加原理，左右支承的振动y_l和y_r为：

对于给定的转子一支承系统，可以通过加试重的方法求得α_ll、α_lr、α_rl和α_rr，这样，从式(3)中，就可以求得转子左、右校正面的不平衡量u_l和u_r。

实际上，α_ll、α_rl、α_lr、α_rr是一组与转子质量、惯性矩、校正面位置等有关的系数，常称为影响系数。一般，只要转子的类型一定，影响系数也为定值。在大规模生产中，转子的类型一般是确定的少数几个品种，因此，只要对每个品种的转子，通过加试重的方法，求得它们各自的影响系数，并存入计算机内，以后，只要开机使转子运转起来，便可从式(3)中求得不平衡量u_l和u_r。

3不平衡量分解方法

在测出电机转子的不平衡量后，就要进行配重校正。此时，可将转子的每一端看成是一种平面力系关系进行分析。设电机转子圆周上共有k个配重柱，且沿圆周均匀分布，相邻配重柱夹角为β;设第i个配重柱上的实际配重块重量为pi，配重块共有l个品种g₁，g₂，…，g_l。设不平衡量大小为g，位置为a,则不平衡量与配重块的关系如图2所示。从图中可以得到：

式中，g1为分配到第i个配重柱上的不平衡量